用于自动驾驶车辆的光探测和测距装置制造方法及图纸

在一个实施方式中，光探测和测距(LIDAR)装置包括布置成感测与目标相关联的物理范围的光发射和接收(TX/RX)单元阵列。光TX/RX单元中的每个均包括具有光通孔的安装板和安装在光通孔附近的光发射器。光发射器配置成根据光发射路径朝向目标发射光束。LIDAR装置还包括位于安装板后面的光检测器，以接收根据光接收路径通过光通孔从目标反射的光束的至少一部分。光发射路径和光接收路径基本上平行并且彼此靠近。

【技术实现步骤摘要】
用于自动驾驶车辆的光探测和测距装置
本公开的实施方式总体涉及操作自动驾驶车辆。更具体地，本公开的实施方式涉及在自动驾驶车辆中使用的LIDAR装置。
技术介绍
以自动驾驶模式运行(例如，无人驾驶)的车辆可将乘员、尤其是驾驶员从一些驾驶相关的职责中解放出来。当以自动驾驶模式运行时，车辆可使用车载传感器导航到各个位置，从而允许车辆在最少人机交互的情况下或在没有任何乘客的一些情况下行驶。LIDAR技术已广泛应用于军事、地理学、海洋学，并且最近十年广泛运用于自动驾驶车辆。除了其它之外，LIDAR在自动驾驶车辆上的应用受到高成本的阻碍。LIDAR装置可在扫描场景时估计到对象的距离，以将表示对象的反射表面的点云聚集起来。点云中的各个点可通过以下来确定：发射激光脉冲并检测从对象反射的返回脉冲(如果有的话)，以及根据发射的脉冲与接收的反射脉冲之间的时间延迟确定到对象的距离。可快速地和反复地扫描在场景中的一个或多个激光器，以提供关于到场景中的反射对象的距离的连续实时信息。传统的LIDAR装置通常包括设置在不同光路的不同位置处的发射传感器和接收传感器。它利用分光器传输来自发射器的光，并使用分离镜将接收到的光偏转至接收器。这种配置的尺寸往往较大。将接收到的光对准接收器也很困难。鉴于LIDAR装置可具有多个发射器和接收器对，这使得对准更加困难并且物理尺寸甚至更大。
技术实现思路
根据本公开的一方面，提供了一种用于自动驾驶车辆中的光探测和测距装置，所述光探测和测距装置包括：光发射和接收单元阵列，布置成感测与目标相关联的物理范围，其中，所述光发射和接收单元中的每个均包括：安装板，具有光通孔，光发射器，安装在所述光通孔附近，其中，所述光发射器配置成根据光发射路径朝向所述目标发射光束，以及光检测器，位于所述安装板后面，以根据光接收路径接收通过所述光通孔从所述目标反射的所述光束的至少一部分，其中，所述光发射路径和所述光接收路径基本上平行并且彼此靠近。根据本公开的另一方面，提供了一种自动驾驶车辆，包括：光探测和测距装置，其中，所述光探测和测距装置中包括：光发射和接收单元阵列，布置成感测与目标相关联的物理范围，其中，所述光发射和接收单元中的每个均包括：安装板，具有光通孔，光发射器，安装在所述光通孔附近，其中，所述光发射器配置成根据光发射路径朝向所述目标发射光束，以及光检测器，位于所述安装板后面，以根据光接收路径接收通过所述光通孔从所述目标反射的所述光束的至少一部分，其中，所述光发射路径和所述光接收路径基本上平行并且彼此靠近；以及感知与规划系统，联接至所述光探测和测距装置，以基于由所述光探测和测距装置提供的光探测和测距传感器数据感知所述自动驾驶车辆周围的驾驶环境，以及控制所述自动驾驶车辆以导航所述驾驶环境。根据本公开的又一方面，提供了一种用于操作自动驾驶车辆的光探测和测距装置的机器实施的方法，所述方法包括：提供光发射和接收单元阵列，以感测与目标相关联的物理范围；以及对于所述光发射和接收单元中的每个，提供具有光通孔的安装板，使用安装在所述安装板上并与所述光通孔相邻的光发射器发射光束，其中，所述光发射器配置成根据光发射路径朝向所述目标发射光束，以及使用位于所述安装板后面的光检测器根据光接收路径接收通过所述光通孔从所述目标反射的所述光束的至少一部分，其中，所述光发射路径和所述光接收路径基本上平行并且彼此靠近。附图说明本公开的实施方式在附图的各图中以举例而非限制的方式示出，附图中的相同参考标记指示相似元件。图1是示出根据一个实施方式的网络化系统的框图。图2是示出根据一个实施方式的自动驾驶车辆的示例的框图。图3是示出根据一个实施方式的与自动驾驶车辆一起使用的感知与规划系统的示例的框图。图4示出常规的LIDAR安装配置。图5示出根据一个实施方式的LIDAR装置的发射和接收单元的立体图。图6A和图6B示出根据某一实施方式的光发射路径和光接收路径。图7是示出根据一个实施方式的操作LIDAR装置的过程的流程图。具体实施方式将参考以下所讨论的细节来描述本公开的各种实施方式和方面，附图将示出所述各种实施方式。下列描述和附图是本公开的说明，而不应当解释为对本公开进行限制。描述了许多特定细节以提供对本公开的各种实施方式的全面理解。然而，在某些情况下，并未描述众所周知的或常规的细节，以提供对本公开的实施方式的简洁讨论。本说明书中对“一个实施方式”或“实施方式”的提及意味着结合该实施方式所描述的特定特征、结构或特性可包括在本公开的至少一个实施方式中。短语“在一个实施方式中”在本说明书中各个地方的出现不必全部指同一实施方式。本专利技术的实施方式是将光发射器和光接收器定位在同一光路上。因此，接收到的光可容易地或精确地与光检测器或传感器对准。此外，可使得LIDAR装置的物理尺寸更小。根据一个方面，光探测和测距(LIDAR)装置包括布置成感测与目标相关联的物理范围的光发射和接收(TX/RX)单元阵列。光TX/RX单元中的每个均包括具有光通孔(或窗口)的安装板和安装在光通孔附近的光发射器。光发射器配置成根据光发射路径朝向目标发射光束。LIDAR装置还包括位于安装板后面的光检测器，以根据光接收路径接收通过光通孔从目标反射的光束的至少一部分。光发射路径和光接收路径基本上平行并且彼此靠近或重叠，使得光通孔以及光TX/RX单元可制作得更小。在一个实施方式中，每个光TX/RX单元均还包括设置在目标与光发射器之间的第一准直透镜。第一准直透镜配置成使来自光发射器的光束朝向目标发散。第一准直透镜还配置成使从目标接收的反射光束的至少一部分收敛，使得反射光束可穿过光通孔到达光检测器。在一个实施方式中，每个光TX/RX单元均还包括位于安装板与光检测器之间的第二准直透镜。第二准直透镜配置成接收来自第一准直透镜的通过安装板的光通孔的反射光，并且将来自各个角度的反射光转换成朝向光检测器的平行光。根据另一实施方式，每个光TX/RX单元均还包括位于第二准直透镜与光检测器之间的第三准直透镜。第三准直透镜配置成使从第二准直透镜接收的光收敛以聚集并聚焦到光检测器上。根据本专利技术的另一方面，一种ADV包括如上所述的LIDAR装置和感知与规划系统。感知与规划系统配置成基于由LIDAR装置提供的LIDAR传感器数据感知ADV周围的驾驶环境，并控制ADV导航通过该驾驶环境。根据本专利技术的另一方面，用于操作LIDAR装置的过程包括提供光发射和接收(TX/RX)单元阵列，以感测与目标相关联的物理范围。对于光TX/RX单元中的每个，该过程包括提供具有光通孔的安装板，并使用安装在安装板上与光通孔相邻的光发射器发射光束。光发射器配置成根据光发射路径朝向目标发射光束。该过程还包括使用位于安装板后面的光检测器根据光接收路径接收通过光通孔从目标反射的光束的至少一部分。光发本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种用于自动驾驶车辆中的光探测和测距装置，所述光探测和测距装置包括：/n光发射和接收单元阵列，布置成感测与目标相关联的物理范围，其中，所述光发射和接收单元中的每个均包括：/n安装板，具有光通孔，/n光发射器，安装在所述光通孔附近，其中，所述光发射器配置成根据光发射路径朝向所述目标发射光束，以及/n光检测器，位于所述安装板后面，以根据光接收路径接收通过所述光通孔从所述目标反射的所述光束的至少一部分，其中，所述光发射路径和所述光接收路径基本上平行并且彼此靠近。/n

【技术特征摘要】
20181211 US 16/216,7801.一种用于自动驾驶车辆中的光探测和测距装置，所述光探测和测距装置包括：
光发射和接收单元阵列，布置成感测与目标相关联的物理范围，其中，所述光发射和接收单元中的每个均包括：
安装板，具有光通孔，
光发射器，安装在所述光通孔附近，其中，所述光发射器配置成根据光发射路径朝向所述目标发射光束，以及
光检测器，位于所述安装板后面，以根据光接收路径接收通过所述光通孔从所述目标反射的所述光束的至少一部分，其中，所述光发射路径和所述光接收路径基本上平行并且彼此靠近。


2.根据权利要求1所述的光探测和测距装置，其中，
每个光发射和接收单元均还包括设置在所述光发射器与所述目标之间的第一准直透镜。


3.根据权利要求2所述的光探测和测距装置，其中，
所述第一准直透镜配置成使来自所述光发射器的所述光束朝向所述目标发散。


4.根据权利要求3所述的光探测和测距装置，其中，
所述第一准直透镜还配置成接收从所述目标反射的发散光束的至少一部分并使其收敛，使得所反射的光束能够穿过所述光通孔。


5.根据权利要求2所述的光探测和测距装置，其中，
所述光发射和接收单元中的每个均还包括位于所述安装板与所述光检测器之间的第二准直透镜。


6.根据权利要求5所述的光探测和测距装置，其中，
所述第二准直透镜配置成接收来自所述第一准直透镜的扩散形式的反射光束，并将该反射光束转换成平行形式。


7.根据权利要求5所述的光探测和测距装置，其中，
所述光发射和接收单元中的每个均还包括位于所述第二准直透镜与所述光检测器之间的第三准直透镜。


8.根据权利要求7所述的光探测和测距装置，其中，
所述第三准直透镜配置成接收来自所述第二准直透镜的反射光束，并使该反射光束收敛以聚集到所述光检测器上。


9.一种自动驾驶车辆，包括：
光探测和测距装置，其中，所述光探测和测距装置中包括：
光发射和接收单元阵列，布置成感测与目标相关联的物理范围，其中，所述光发射和接收单元中的每个均包括：
安装板，具有光通孔，
光发射器，安装在所述光通孔附近，其中，所述光发射器配置成根据光发射路径朝向所述目标发射光束，以及
光检测器，位于所述安装板后面，以根据光接收路径接收通过所述光通孔从所述目标反射的所述光束的至少一部分，其中，所述光发射路径和所述光接收路径基本上平行并且彼此靠近；以及
感知与规划系统，联接至所述光探测和测距装置，以基于...

【专利技术属性】
技术研发人员：孙天佳，申耀明，周翔飞，韩阳，
申请(专利权)人：百度美国有限责任公司，
类型：发明
国别省市：美国;US